發明和制造：創客教育的靈魂

陳染

在中國傳媒大學附屬小學的科技活動展示上，一款“智能語音小藥柜”吸引了人們的目光。藥房的員工只要對著話筒說出需要取用的藥品，對應的藥柜就可以自動打開。這樣，就可以減輕藥房員工需要記憶100多個藥柜中藥品類型的負擔。此外，智能語音小藥柜還可以在藥材不足的時候自動向藥房工作人員進行提醒，讓工作人員更加有效地管理藥品。

這個具有市場運用前景的藥柜，是中國傳媒大學附屬小學電子智能社團2位學生設計，耗時數月自主進行的一項創客項目。電子智能社團是傳媒附小的一個專注于創客教育的社團，在這里，學生可以學習到創客工具的使用，并利用它們進行發明和制造。

30年前，普通人離發明和制造很遠。要制造一個具有市場前景的產品，需要花費大量精力進行設計、工廠開模、申請專利等一系列流程。這個流程往往花費數年的時間，以及高昂的成本，以至于很多優秀的設計最終只能停留在圖紙上，無法付諸生產。30年后，我們離發明和制造很近，隨著開源硬件、桌面生產工具及相關軟件的發展，發明和制造的成本大幅降低，人們只需要幾個月就可以完成這個流程。即使是小學生，也可以在日常學習之余，完成智能語音小藥柜的發明和制造。這就是創客教育的靈魂。

要培養出一流的創客學生，教師首先必須是一個超級創客。制造一個自動化灌溉系統的是創客，發明一個語音智能小藥箱的是創客。制作一個簡單的玩具也是創客。創客教育是一個繁雜的科目，很多教師初接觸時，會有無從下手的感覺。在“教師也創客”專欄中，我們將以創客工具的介紹作為主線，從常見的工具，到基礎的創客教育套件；從單一工具的制作，到多種技術的融合，教師可以從中為學生挑選合適的工具，幫助學生打開創想的大門。同時將采訪專注于創客教育探索的學校和機構，帶領讀者領略創客教育的優秀案例和開展經驗，為教師提供一個了解創客教育的窗口。

創客教育就在身邊

提到創客或創客教育，人們往往會想象以下的情景：一排排的3D打印機和激光切割機等工具，學生在略顯雜亂而又充滿創意的工作室里，或操作電腦，設計驚艷的新發明。或用機床，制造新奇的玩意兒。確實，這是一個典型的創客空間的工作場景。創客空間能夠為創客教育提供優良的物質和工具基礎，但啟動一個創客教育項目，未必需要一個完整的創客空間。只要留心尋找，創客教育的機會就在身邊。當我們在暢想“高科技”的教育環境時，不妨從“低科技”開始看起。

我們桌子上的筆、紙、尺子、剪刀等都是用了數千年的工具，但即使到現在，創客也無法完全擺脫這些東西。生活中常見的瓶子、大頭針、鐵絲等材料都可以做出很棒的創客教育作品。擁有創客的思維和行動力，這些工具將更好地幫助你實現夢想。

我們從日常生活中發現創意，用最簡單的工具和材料制造獨一無二的物品，就可以實施出一個最簡單的創客教育活動。專欄文章將從這類最簡單的創客教育活動人手，在生活中發現創意，用常見的工具將想象中的創意實現出來，帶領讀者完成獨特的創客教育初體驗。

玩轉創客教育套件

熟悉“低科技”的基礎操作是必要的，但正是因為有很多“高科技”工具的參與，才成為如今創客運動與以往手工課不同的地方。如此多的工具，學生該怎樣選擇？該從哪兒開始學習？如何快速學會使用某種工具？作為教師，我們應該如何幫助學生實現他們的創客夢想？

好在現在市面上，我們可以找到很多不同的創客教育套件，讓學生在玩轉套件的同時，學習到創客的思考方式和動手能力。創客教育套件在設計之初就考慮了使用者的年齡、動手能力和知識理解程度，以建構主義的教育思想為設計基礎，幫助學生成長為真正的創客。目前創客教育套件類型十分多樣，品牌不勝枚舉，比如機器人類型套件、電子積木類型套件等。另外，在創客教育中，計算機編程的參與也非常重要。盡管有的編程教育工具沒有實體，但也是創客教育中不可或缺的一部分。

在專欄文章中，我們將陸續介紹樂高、LittleBits等數款不同類型的創客教育套件，供教師參考。

樂高是最早進行創客教育的公司之一。它是一種主要以塑料為材質的積木玩具，它通過凹凸結構連接的模塊，讓每個人都可以在拼接的過程中充分發揮想象力。樂高模塊化的特點使得學生可以用非常少類型的材料，幾乎不用額外加工，便可以搭建出自己想要的創客設計。早在1988年，樂高便與創客教育的先驅——麻省理工學院教授西摩爾·派普特合作，聯合開發“頭腦風暴”系列智能可編程化積木，并于1998年上市。目前，頭腦風暴系列已經發布第3代樂高機器人Mindstorms EV3，逐漸成為越來越多的創客教育者的選擇。

而LittleBits是2009年發布的一款電子積木式產品。與樂高不同，LittleBits的模塊之間連接采用磁性吸附的方法，學生可以將不同的模塊化電子器件拼接成各種類型的物品。LittleBits目前有60多種不同模塊，學生在學習中，能夠快速掌握基本電路的搭建，并與其他材料結合，設計出屬于自己的作品。

開源硬件和桌面制造：實現自己的創想

開源硬件和桌面制造工具的出現和大規模使用，極大推動了現代創客運動的發展。在學生熟悉創客教育套件之后，就可以把學到的知識應用到這上面去。

開源硬件是指與自由及開放源代碼軟件相同方式設計的計算機和電子硬件。開源硬件設計者通常會公布詳細的硬件設計資料，如機械圖、電路圖、物料清單、PCB版圖、HDL源碼和IC版圖，以及驅動開源硬件的軟件開發工具包等。開源硬件產業鏈完整、價格低廉、開放性強的性質，廣受創客教育者的歡迎。目前，市場上常見的開源硬件已經有50多種，教師可以根據選擇適合自己和學生的硬件。

在新工業革命中，以3D打印機為代表的桌面生產工具悄然重塑了制造業。桌面制造工具體積足夠小、價格足夠低廉、操作足夠簡單，這些特點使得現在及未來的學生都能夠很好地學習和掌握它們。3D打印技術已經成為眾多校園及創客空間的一項主要選擇，在創客教育方面，它因具有能夠塑造可重用的多態教育對象、蘊含“設計思維”的個性化創造工具，以及打造虛實結合的教育創新應用平臺的特點，受到廣大教師的青睞。（《經濟學人》評價3D打印機為“它對社會影響的深遠程度可能同1750年的蒸汽機、1450年的印刷機和1950年的晶體管一樣，沒人能輕易預料。它迅速發展著，對每個相關領域都產生著巨大的影響。”

融合和創新：成為真正的創客

創客教育不僅是用創客的方法進行教育。也是將學生培養成真正創客的一個過程。在智能語音小藥柜的發明中，學生從身邊發現設計機會，綜合運用Arduino、激光切割等多種工具，并利用計算機語言進行編程，在沿用了數百年的藥柜中融入了科技的色彩，成為一個全新的產品。在發明和制造智能語音小藥柜的過程中，學生接受了系統化的創客教育，成為了真正的創客。